《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）yl25型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）yl25型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（46頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目 錄 1.前言 …………………………………………………………………………………………1 1.1 我輪胎壓路機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 …………………………………………………1 1.2 課題簡介 ……………………………………………………………………………2 1.3 小結(jié) …………………………………………………………………………………4 2.傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………5 2.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)原則 …………………………………………………………………5 2.2 三種傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) …………………………………………………………………5

2、 2.3 新技術(shù)應(yīng)用 …………………………………………………………………………6 2.4 小結(jié) …………………………………………………………………………………6 3.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………7 3.1 基本參數(shù)的確定 ……………………………………………………………………7 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的速比分配 ………………………………………………………………7 3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 ……………………………………………………………………9 3.4 小結(jié)…………………………………………………………………………………23 4.傳動(dòng)系統(tǒng)的常見故障

3、及排除方法…………………………………………………………33 4.1 主離合器的故障及排除方法………………………………………………………33 4.2 變速箱的常見故障及排除方法……………………………………………………34 4.3 驅(qū)動(dòng)橋的常見故障及排除方法……………………………………………………35 4.4 小結(jié)…………………………………………………………………………………36 結(jié) 論…………………………………………………………………………………………37 后 記…………………………………………………………………………………………38 參 考 文 獻(xiàn) …………………………………

4、………………………………………………49 1 前言 1.1 我國輪胎壓路機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 輪胎壓路機(jī)具有良好的柔性壓實(shí)性能，在使壓實(shí)對(duì)象獲得較高表面質(zhì)量的同時(shí)，并不破壞被壓實(shí)的骨料。輪胎壓路機(jī)除了運(yùn)用于瀝青混凝土路面的平整作業(yè)外，也是修筑高等級(jí)公路和飛機(jī)跑道所必備的配套設(shè)備。隨著國家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度的不斷加大和施工工藝規(guī)范的日益嚴(yán)格，輪胎壓路機(jī)市場形勢正日益看好，越來越受到施工單位的青睞，尤其是大噸位輪胎壓路機(jī)更是市場上的寵兒。 從國內(nèi)外輪胎壓路機(jī)的發(fā)展過程來看，輪胎壓路機(jī)不論是從規(guī)格品種上，還是產(chǎn)銷數(shù)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于振動(dòng)壓路機(jī)的增長速度，但輪胎壓路機(jī)

5、卻因其特有的壓實(shí)性能而成為壓路機(jī)系列上不可缺少的重要分支。國際上著名的壓實(shí)機(jī)械制造商都具有較強(qiáng)的輪胎壓路機(jī)生產(chǎn)制造能力，如德國BOMAG公司在美國的一家工廠年產(chǎn)量就達(dá)到了500臺(tái)左右，瑞典的DYNAPAC 公司在瑞典的產(chǎn)量為300臺(tái)左右，而美國的INGERSOLL-RAND公司和CATERPILLAR公司在北美的年產(chǎn)量也分別達(dá)到了600臺(tái)和300臺(tái)。 在國內(nèi)，輪胎壓路機(jī)的發(fā)展起始于20世紀(jì)80年代初，當(dāng)時(shí)能夠生產(chǎn)輪胎壓路機(jī)的只有徐州工程機(jī)械制造廠等少數(shù)幾家，產(chǎn)品的噸位也很單一，以16t產(chǎn)品為主，產(chǎn)量也只有幾十臺(tái)。到了90年代初期，山東德州公路機(jī)械廠開始生產(chǎn)輪胎壓路機(jī)，也以16t 產(chǎn)品為主，但

6、產(chǎn)量只有幾臺(tái)。90年代末，洛陽建筑機(jī)械廠等企業(yè)開始進(jìn)行輪胎壓路機(jī)的生產(chǎn)和銷售。表1所示為國內(nèi)外輪胎壓路機(jī)主要廠商及主要產(chǎn)品型號(hào)。 表1 國內(nèi)外輪胎壓路機(jī)主要廠商及主要產(chǎn)品型號(hào) 國內(nèi)外生產(chǎn)廠商 主要產(chǎn)品型號(hào) BOMAG BW11RH、BW24R DYNAPAC CP132、CP221、CP271 INGERSOLL-RAND PT125R CATERPILLR PS-105B、PS-200B、PS-300B、PF-300B、PF-360B 徐州工程機(jī)械制造廠 YL16C、YL20C、XP160、XP200、 XP260（YL25）、XP300 一拖洛陽建筑機(jī)械

7、YL16G、YL25 山東德州公路機(jī)械廠 YL16/20C 廈工集團(tuán)三明重型機(jī)器 YL20、YL26 就我國的輪胎壓路機(jī)技術(shù)水平而言，還處在僅能滿足基本功能的低水平上，傳動(dòng)形式為機(jī)械式，無自動(dòng)集中充氣系統(tǒng)，懸掛形式為機(jī)械搖擺；目前國際上著名的工程機(jī)械生產(chǎn)廠家除日本酒井還有機(jī)械傳動(dòng)形式外，其它產(chǎn)品已全部為液壓或液力傳動(dòng)。由于我國整體工業(yè)水平較低，地區(qū)發(fā)展也不平衡，機(jī)械傳動(dòng)式輪胎壓路機(jī)以其價(jià)格低、便于維修等優(yōu)點(diǎn)，在我國現(xiàn)階段還有很大的市場。表2所示為國內(nèi)外大噸位輪胎壓路機(jī)產(chǎn)品的性能參數(shù)和部分結(jié)構(gòu)形式對(duì)比。 表2 國內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)對(duì)比 主要技術(shù)參數(shù) 生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品型號(hào) PR

8、OTEC PR24 BOMAG BW24R DYNAPC CP271 徐工 XP260 洛建 YL25 最小工作質(zhì)量（kg） 12500 13500 12400 14500 1600 最大工作質(zhì)量（kg） 24000 24000 27000 26000 24000 軸距（mm） 3870 3465 -- 3840 3630 輪距（mm） -- -- -- 490 3630 理論爬坡能力（%） 40 39 -- 20 20 自動(dòng)集中充氣 有 有 有 無 無 搖擺形式 機(jī)械 液壓懸浮 機(jī)械 機(jī)械 機(jī)

9、械 傳動(dòng)形式 液壓 液壓 液力 機(jī)械 機(jī)械 最小轉(zhuǎn)彎半徑（mm） 4270（內(nèi)） -- -- 9000（外） 9000（外） 工作速度（km/h） 0-8 0-20 0-5.8 0-12.8 0-25 0-23 前進(jìn)：6、9.8、16 后退：6 前進(jìn)：7.8、3.5、13.2、23 后退：3.5 前后輪重疊量（mm） 67 50 42 50 50 最小離地間隙（mm） 270 -- -- 290 -- 壓實(shí)寬度（mm） 1923 1986 2350 2750 2790 接地比壓（kPa） -- -- 30

10、1-67 250-40 200-40 發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kW） 90 82 74 115 100 這幾年輪胎壓路機(jī)也和其它壓路機(jī)產(chǎn)品一樣，制造技術(shù)有了長足的進(jìn)步，設(shè)計(jì)造型、整機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、虛擬裝配及制造技術(shù)也在產(chǎn)品開發(fā)過程中得到了應(yīng)用，從而提高了輪胎壓路機(jī)在各種條件下的適應(yīng)性能，推動(dòng)了整個(gè)輪胎壓路機(jī)的技術(shù)發(fā)展。 隨著工程機(jī)械的發(fā)展和用戶要求的不斷提高，除了具有高技術(shù)含量和穩(wěn)定的可靠性外，其在外觀造型、操作安全舒適、自動(dòng)化等方面要求也越來越高。國內(nèi)廠家對(duì)產(chǎn)品外觀和操作系統(tǒng)人性化設(shè)計(jì)方面做了大量工作，流線形玻璃鋼罩殼的應(yīng)用，整體機(jī)架造型趨于美觀，操作系統(tǒng)根據(jù)人機(jī)工程原理學(xué)進(jìn)行設(shè)

11、計(jì)并在駕駛室內(nèi)配上空調(diào)，這些方面取得了明顯進(jìn)步，與國外差距逐步縮小。 縱觀國內(nèi)國際市場，目前輪胎壓路機(jī)市場正呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的態(tài)勢，尤其是大噸位輪胎壓路機(jī)更成為用戶的首選，輪胎壓路機(jī)必將有著更加廣闊的市場前景。但同時(shí)隨著入世后關(guān)稅的進(jìn)一步下調(diào)，國外著名公司對(duì)國內(nèi)市場的沖擊也不可忽視，國內(nèi)輪胎壓路機(jī)制造廠家要想在未來的競爭中處于不敗之地，必須進(jìn)一步加大對(duì)輪胎壓路機(jī)的研制力度，提高產(chǎn)品的可靠性和外觀質(zhì)量，以良好的價(jià)格性能比滿足市場的需求，同時(shí)還應(yīng)利用入世給我們帶來的機(jī)遇積極擴(kuò)大出口，從而增強(qiáng)我們的國際競爭力，為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。 1.2 課題簡介 1.2.1設(shè)計(jì)目的和意義

12、 輪胎壓路機(jī)是一種靜作用壓路機(jī)，它是由特制的充氣輪胎對(duì)地面施以搓揉壓實(shí)作用，能獲得平整、致密的道路表面，致密的路面；上水的滲入，在多雨的南方和多雪的北方不會(huì)因水而引起路面的損壞。這種獨(dú)特的壓實(shí)作用是其他壓實(shí)機(jī)械無法代替的。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使公路建設(shè)不斷發(fā)展，特別是高等級(jí)公路的高速發(fā)展，不僅對(duì)道路交通提出了更高的要求，道路重載、高速車流量大，對(duì)道路的質(zhì)量尤其是路面質(zhì)量提出了更高的要求，從而對(duì)壓路機(jī)的需求量不斷增加，尤其是大噸位壓路機(jī)，而目前徐工集團(tuán)僅有16t、20t和30t三種機(jī)型，滿足不了市場需求。為使徐工集團(tuán)輪胎壓路機(jī)系列化，從而設(shè)計(jì)開發(fā)YL25型輪胎壓路機(jī)，以滿足市場需求，加快

13、國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為我國的“四化”建設(shè)做出貢獻(xiàn)。YL25型輪胎壓路機(jī)屬超重型自行式靜作用壓路機(jī)，具有強(qiáng)大的靜壓力和優(yōu)越的壓實(shí)性能，適用于壓實(shí)瀝青路面、基礎(chǔ)層、次基礎(chǔ)層及填方工程，廣泛用于各種交通道路、機(jī)場港口、大壩等大型工程的壓實(shí)作業(yè)。該機(jī)是一種動(dòng)力換檔自行式重型靜作用壓路機(jī)，它以獨(dú)特的充氣輪船對(duì)輔層材料施以壓實(shí)作用。不但靜作用時(shí)間長，而且有揉壓作用。 1.2.2設(shè)計(jì)依據(jù) （1）設(shè)計(jì)依據(jù)：JG /T5023—1992《輪胎壓路機(jī)技術(shù)條件》、JG/T74—1999《輪胎壓路機(jī)型式、基本參數(shù)與尺寸》。 （2）基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo) 最小工作質(zhì)量（kg）

14、 14500 最大工作質(zhì)量（kg） 26000 軸距（mm） 3840 輪距（mm） 490 前后輪重疊量（mm） ≥45 爬坡能力 20% 接地比壓（kpa） 200-420 最小轉(zhuǎn)彎半徑（前輪外側(cè)）（mm）

15、 ≤9000 工作速度（km/h） 前進(jìn)Ⅰ檔 6.5 前進(jìn)Ⅱ檔 11 前進(jìn)Ⅲ檔 19 后退 5 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) D6114ZG39A 功率（KW）

16、 115 轉(zhuǎn)速（r/min） 2000 （3）成本預(yù)算及市場分析 YL25型輪胎壓路機(jī)結(jié)構(gòu)重量14t，成本4.2萬元，加工及管理費(fèi)用約5萬元，外配套件成本8萬元，7t鐵配重1.3萬元，銷售費(fèi)用2萬元，估計(jì)生產(chǎn)成本20萬元，銷售價(jià)格32萬元。 1.2.3傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及步驟 （1）傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) （2）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1）基本參數(shù)確定 2）傳動(dòng)系統(tǒng)的速比分配 3）傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 （3）傳動(dòng)系統(tǒng)的故障及排除方法 1.3 小結(jié) 本節(jié)中，我們簡述了YL25輪胎壓路機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)

17、展趨勢，課題來源，技術(shù)任務(wù)書以及課題研究的主要內(nèi)容及方法，其中包括方案設(shè)計(jì)和零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本課題中的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)一定的參數(shù)計(jì)算，性能設(shè)計(jì)，在以下章節(jié)中會(huì)逐一討論。 2 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)原則 傳動(dòng)系布置的實(shí)質(zhì)是確定傳動(dòng)系仲各部件的相互位置、相關(guān)尺寸和連接方式。工程機(jī)械種類繁多，其傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度都各不相同。即使同一傳動(dòng)方案，也可以因傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和零部件的布置形式不同，使傳動(dòng)系的工作性能、零部件的尺寸

18、、形狀、加工工藝性和連接方式，甚至機(jī)械效率及整機(jī)性能等，都有差異。因此，為保證整機(jī)和傳動(dòng)系具有優(yōu)良的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能、工藝性能、進(jìn)行傳動(dòng)系布置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： （1）為提高大功率或長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工程機(jī)械的機(jī)械傳動(dòng)效率，應(yīng)將消耗功率較大的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)的前部（即靠近發(fā)動(dòng)機(jī)），消耗功率較小的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系的后部， （2）為簡化結(jié)構(gòu)、減小傳動(dòng)件尺寸，使傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)緊湊，并簡化傳動(dòng)件的加工工藝，在滿足傳動(dòng)要求的前提下，應(yīng)盡可能減少傳動(dòng)軸和傳動(dòng)副的數(shù)量；將傳動(dòng)能力小或摩擦傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布置在傳動(dòng)系的前方；將大多數(shù)傳動(dòng)副和制造精度高的高速級(jí)傳動(dòng)副布置在傳動(dòng)系的前部，即傳動(dòng)副“前多后少”。將制造

19、精度低的低速級(jí)傳動(dòng)副布置在傳動(dòng)系的末端，以減小振動(dòng)和噪聲；將變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系前部，將改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系的末端與工作裝置相連接，以使前面的大部分傳動(dòng)件為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （3）為使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少振動(dòng)和噪聲，應(yīng)將具有減振作用或柔性傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較好、動(dòng)載荷小的傳動(dòng)件，布置在傳動(dòng)系的前部；而將沖擊振動(dòng)較大的機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)的后部。 2.2 三種傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 為了確保技術(shù)任務(wù)書提出的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)的實(shí)施，參考了德國寶泰克公司的PR系列輪胎壓路機(jī)、德國寶馬公司的BW系列輪胎壓路機(jī)及瑞典DYNAPAC公司的CP系列輪胎壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)性能，并結(jié)合我國現(xiàn)有的輪胎壓路機(jī)

20、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)性能制定了傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。 借鑒前有傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了三種傳動(dòng)方案： 方案1：采用機(jī)械傳動(dòng)，這種壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)屬于較典型的老式配置，傳動(dòng)方式是:發(fā)動(dòng)機(jī)+主離合器+變速箱+側(cè)傳動(dòng),這里的變速箱是壓路機(jī)行駛傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件,它具備四項(xiàng)功能,通過變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速,通過大、小傘齒輪實(shí)現(xiàn)換向,通過差速齒輪實(shí)現(xiàn)差速和通過制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)制動(dòng).其優(yōu)點(diǎn)是：體積小、體積小、效率高，制造成本低、結(jié)構(gòu)成熟。其缺點(diǎn)是：操作笨重，變速箱不但集各種功能于一體,而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其結(jié)構(gòu)包括:變速機(jī)構(gòu)、變速操縱機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)(倒順離合器)、換向操縱機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器。變速箱上的制動(dòng)器包括行車制動(dòng)與停車制動(dòng)兩項(xiàng)功

21、能,制動(dòng)不獨(dú)立且操縱繁鎖。此外,該變速箱后傳動(dòng)還須配有龐大的側(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)減速,不但給整機(jī)的設(shè)計(jì)配置帶來很大的困難,而且側(cè)傳動(dòng)的兩對(duì)圓柱齒輪外露,轉(zhuǎn)速低、負(fù)荷大。 方案2：采用液力變矩器，動(dòng)力換檔變速箱、帶自動(dòng)差速裝置的驅(qū)動(dòng)橋等。該傳動(dòng)系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）液力變矩器傳遞動(dòng)力的介質(zhì)是液體，它能吸收外力造成的振動(dòng)和沖擊，即當(dāng)外載荷突然增大時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)能自動(dòng)減速增大牽引力來克服外載荷的變化；當(dāng)外載荷減小時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)又能自動(dòng)減小牽引力，從而避免了發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)受到?jīng)_擊。（2）液力變矩器使啟動(dòng)和變速平穩(wěn)，無沖擊，減少對(duì)壓實(shí)路面的剪切沖擊，提高路面的壓實(shí)質(zhì)量。其缺點(diǎn)是：（1）成本略高于機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)

22、械效率偏低。（2）系統(tǒng)不成熟、維修困難。 方案3：采用機(jī)械傳動(dòng)，增加換檔同步器，將變速箱和驅(qū)動(dòng)橋一體的結(jié)構(gòu)分開，形成各自獨(dú)立的部件。該技術(shù)的變速箱是一個(gè)三速變速箱,選擇箱體內(nèi)不同齒輪嚙合,可以得到三種不同速比,從而使壓路機(jī)獲得三檔不同的行駛速度;倒順減速箱具有換向、減速和手制動(dòng)三項(xiàng)功能;驅(qū)動(dòng)橋?qū)崿F(xiàn)差速、減速及行車制動(dòng);這種傳動(dòng)方式把減速、換向、差速、制動(dòng)等幾種功能分散在三大主要件上,從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)在獲得前進(jìn)倒退各三種不同的行駛速度的同時(shí),具有制動(dòng)平穩(wěn),安全可靠,結(jié)構(gòu)簡單,通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)主要是：（1）將變速箱和驅(qū)動(dòng)橋分開，使布局空間靈活，便于調(diào)節(jié)和維修。（2）增加同步換檔器，使換檔輕松柔

23、和，手感好。(3)簡化了操縱，變速、倒順手柄合二為一，自動(dòng)差速。其缺點(diǎn)：外載變化對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有沖擊現(xiàn)象。 通過對(duì)以上三種方案對(duì)比分析認(rèn)為：YL25輪胎壓路機(jī)的主要作業(yè)對(duì)象是瀝青路面的光整作業(yè)，外載荷變化較小。（1）方案1采用液力變矩器、動(dòng)力換檔變速箱造價(jià)高。(2)方案2已不能滿足用戶對(duì)操作舒適性的要求。 鑒于以上分析，確定采用方案3。 2.3新技術(shù)應(yīng)用 （1）采用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，可在海拔2000m高度正常工作。 （2）排放達(dá)歐I標(biāo)準(zhǔn)，符合國際環(huán)保要求。 （3）采用同步換檔變速箱，減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高操作舒適性。 （4）前輪機(jī)械搖擺，使路面壓實(shí)均勻，延長道路使用壽命。 （5）氣頂油增

24、壓蹄式制動(dòng)，制動(dòng)力矩大，確保人機(jī)安全。 （6）雙向駕駛雙向操縱，提高壓路機(jī)的壓邊性能，改善駕駛員的視野。 （7）鏈輪張緊同步機(jī)構(gòu)，使調(diào)節(jié)得心應(yīng)手。 （8）膜片式彈簧制動(dòng)器，使停車制動(dòng)安全可靠。 （9）氣路安全互鎖功能，確保整機(jī)安全運(yùn)行。 （10）電動(dòng)水泵向輪胎表面噴灑潤滑劑，使被壓實(shí)的材料不粘附在輪胎表面上，提高路面平整度，提高壓實(shí)質(zhì)量。 （11）接地比壓調(diào)節(jié)范圍大，滿足不同工況壓實(shí)要求。 2.4 小結(jié) 本節(jié)討論的是YL25輪胎壓路機(jī)的方案設(shè)計(jì)，其中包括傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)以及新技術(shù)應(yīng)用。傳動(dòng)方案中提出了三種方案，并進(jìn)行了比較，最終確定了采用機(jī)械傳動(dòng)，增加換檔同步器，將變速箱和驅(qū)動(dòng)橋一

25、體的結(jié)構(gòu)分開，形成各自獨(dú)立的部件的方案。新技術(shù)的應(yīng)用，使本設(shè)計(jì)更適合現(xiàn)代化要求。 3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 基本參數(shù)的確定 基本參數(shù)的確定應(yīng)符合設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，并能滿足輪胎壓路機(jī)的性能要求和使用要求，也應(yīng)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。表3所示為YL25型輪胎壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本參數(shù)。 表3 基本參數(shù) 項(xiàng)目 單位 基本參數(shù) 備注 重量 結(jié)構(gòu)重量 kg 14200 加鐵（配重） 7000 一般情況不拆卸 加水（配重） 4500 最大工作重量 26000 包括司機(jī)、隨機(jī)備件等 外形尺寸（lXbXh） mm 4910X2845X3380 帶

26、駕駛室 軸距 3840 輪距 490 前后輪重疊量 45 碾壓寬度 2740 最小離地間隙 290 加配重鐵時(shí) 最小轉(zhuǎn)彎半徑 ≤9000 爬坡能力 ％ 20 重量分布 輪壓均勻 速度 前進(jìn)Ⅰ速 km/h 6.5 前進(jìn)Ⅱ速 11 前進(jìn)Ⅲ速 19 后退 5 輪胎 型號(hào) 11.00-20-16PR 氣壓 kPa 400～800 外徑（自由直徑） mm 1070 內(nèi)徑 508（20″） 寬度 290 輪胎布置 個(gè) 前5后6 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的速比

27、分配 （1）將總傳動(dòng)比分配給傳動(dòng)系的各傳動(dòng)裝置 總傳動(dòng)比等于傳動(dòng)系中各機(jī)構(gòu)和部件總成的各分傳動(dòng)比之積。一般工程機(jī)械的作業(yè)速度較低，傳動(dòng)系多數(shù)是降速傳動(dòng)。分配總傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)遵循各分傳動(dòng)比“前小后大”、降速要慢和傳動(dòng)副“前多后少”的原則，以使傳動(dòng)系前部多數(shù)傳動(dòng)副的尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊。 （2）分配各檔傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比分配后，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)系方案中各變速裝置的形式和分得的傳動(dòng)比，確定各變速裝置的速度擋數(shù)、傳動(dòng)軸和傳動(dòng)副的數(shù)量及布置方式，并分配各擋和各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。確定變速裝置的擋數(shù)及各擋傳動(dòng)比時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則： 1)使機(jī)器在各種工況和載荷下都有所需的工作速度和作用力，并有盡可能高的生產(chǎn)率

28、。 2）充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，最好實(shí)現(xiàn)恒功率輸出，以便充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。 3)使發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能在高效率低油耗區(qū)工作，以便作業(yè)機(jī)械有較好的經(jīng)濟(jì)性。 4)合理確定速度擋數(shù)。一般情況下，擋數(shù)越多，作業(yè)機(jī)械對(duì)工況和載荷的適應(yīng)性越強(qiáng)，其生產(chǎn)率和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率也越高。但擋數(shù)過多，會(huì)使變速裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，制造難度和成本也相應(yīng)提高，有時(shí)甚至?xí)档徒Y(jié)構(gòu)的合理性和先進(jìn)性。機(jī)械式工程機(jī)械的正擋速度一般不大于8擋，其中變速器的擋數(shù)大多數(shù)為4擋，并采用分動(dòng)器兼作副變速器，以擴(kuò)大變速范圍。載荷變化大、要求調(diào)速范圍更寬的大功率工程機(jī)械，通常采用液力機(jī)械傳動(dòng)，以擴(kuò)大速度變化范圍，簡化變速器和傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)。

29、 5)工程機(jī)械的轉(zhuǎn)速排列方式有等比級(jí)數(shù)排列、雙重等比級(jí)數(shù)排列、等差級(jí)數(shù)排列以及根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工藝要求，確定各擋速度的所謂無規(guī)則排列。分配各擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)盡可能使各擋速度成等比級(jí)數(shù)排列。等比排列的轉(zhuǎn)速，對(duì)機(jī)器生產(chǎn)率的影響在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都相同，尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上容易實(shí)現(xiàn)。但等比排列用于擋數(shù)過多的變速器，會(huì)使高速擋速度梯度過大，或低速擋速度梯度過小，不易滿足某些工程機(jī)械的工況需要，此時(shí)，可以采用雙重等比排列。 6)分配各擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)盡量避免先升速、后降速、然后再升速的方案。先升后降再升會(huì)使升速小齒輪的線速度過高、噪聲增大，從而要求更高的制造精度。而降速傳動(dòng)的大齒輪則因外徑大而加大變速器的尺寸，同時(shí)使

30、傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 7)齒輪副的降速傳動(dòng)比應(yīng)小于4，升速傳動(dòng)比大于0.5。過大的降速比會(huì)使從動(dòng)大齒輪齒數(shù)過多，尺寸過大；過小的升速比則使從動(dòng)小齒輪齒數(shù)過少，轉(zhuǎn)速高，齒面容易，磨損和疲勞破損。 8)在條件許可的情況下，應(yīng)盡可能采用較多的公用齒輪，以減少齒輪數(shù)量。 根據(jù)表1知道行駛速度分三檔，即： 前進(jìn)Ⅰ速： 6.5 km/h 前進(jìn)Ⅱ速： 11 km/h 前進(jìn)Ⅲ速： 19 km/h 后退： 5 km/h 3.2.1 總速比計(jì)算 iⅠ=ne×60×2 raπ/（Ⅰ速×103） =2000×6

31、0×2×0.0515×3.14/（6.5×103）=59.708 iⅡ=ne×60×2 raπ/（Ⅱ速×103）=35.28 iⅢ=ne×60×2 raπ/（Ⅲ速×103）=20.43 i退= ne×60×2 raπ/（v退×103）=77.62 式中：ne—柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，選用2000r Pm ra—輪胎滾動(dòng)半徑，取0.515m 3.2.2 速比分配 傳動(dòng)系統(tǒng)主要由變速箱、倒順減速箱、驅(qū)動(dòng)橋三部分組成，各部分速比分配如下： （1）末級(jí)傳動(dòng)采用驅(qū)動(dòng)橋，其速比： i橋=37/6=6.1667 （2）減速箱 i=7.41 （3）變速箱 前進(jìn)速度： i1=4.594

32、 i2=2.638 i3=1.554 后退速度： i退=5.968 校核總速比： iⅠ= i末i橋i1=7.41×6.1667×4.594=60.427 iⅡ= i末i橋i2=7.41×6.1667×2.638=34.699 iⅢ= i末i橋i3=7.41×6.1667×1.554=20.440 i退= i末i橋i退=7.41×6.1667×5.968=78.50 校核行駛速度： VⅠ= ne×60×2 raπ/（iⅠ×103） =2000×60×2×0.515×3.14/（6

33、0.427×1000） =6.42 km/h VⅡ= ne×60×2 raπ/（iⅡ×103） =2000×60×2×0.515×3.14/（34.699×1000） =6.42 km/h VⅢ= ne×60×2 raπ/（iⅢ×103） =2000×60×2×0.515×3.14/（20.440×1000） =18.98 km/h V退= ne×60×2 raπ/（i退×103） =2000×60×2×0.515×3.14/（78.50×1000） =4.94 km/h 表5所示為各速比分配。 表5 速比分配 速比 變

34、速箱 減速器傳動(dòng) 驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng) 總速比 一速 i1 4.594 7.41 6．167 60.427 二速 i2 2.638 34.699 三速 i3 1.554 20.440 后退速度i退 5.968 78.50 3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 根據(jù)上述的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則以及傳動(dòng)方案，確定了以下的傳動(dòng)方式，該傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式為：發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱+倒順減速箱+驅(qū)動(dòng)橋。該技術(shù)的變速箱是一個(gè)三速變速箱,選擇箱體內(nèi)不同齒輪嚙合,可以得到三種不同速比,從而使壓路機(jī)獲得三檔不同的行駛速度;倒順減速箱具有換向、減速和手制動(dòng)三項(xiàng)功能;驅(qū)動(dòng)橋?qū)崿F(xiàn)差速、減速及行車

35、制動(dòng);這種傳動(dòng)方式把減速、換向、差速、制動(dòng)等幾種功能分散在三大主要件上,從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)在獲得前進(jìn)倒退各三種不同的行駛速度的同時(shí)具有制動(dòng)平穩(wěn),安全可靠,結(jié)構(gòu)簡單,通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。以下是對(duì)四大件的設(shè)計(jì)及配置進(jìn)行闡述。傳動(dòng)系統(tǒng)圖見圖1: 圖1 傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 3.3.1柴油機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)是輪胎壓路機(jī)的動(dòng)力源，是輪胎壓路機(jī)的關(guān)鍵總成。在發(fā)動(dòng)機(jī)基本形式中首先應(yīng)確定的是采用汽油機(jī)還是柴油機(jī)，其次是氣缸的排列形式和柴油機(jī)的冷卻方式。 （1）工程機(jī)械選用柴油機(jī) 工程機(jī)械最常用的動(dòng)力裝置是柴油機(jī)，與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1) 柴油機(jī)熱效率高、油耗低、燃料經(jīng)濟(jì)性好。柴油機(jī)價(jià)

36、格便宜，成本較低。 2) 柴油機(jī)工作可靠，耐久性好，無需點(diǎn)火系統(tǒng)，故障少，使用壽命長。 3) 排氣污染較低。 4) 防火安全性好。 （2）氣缸排列形式的選擇 按氣缸排列形式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有直列、V型布置之分。 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低，實(shí)驗(yàn)維修方便，發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度小，布置起來較靈活，因而在中、小型工程機(jī)械上得到廣泛的應(yīng)用。但是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量較大時(shí)，直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)就比較突出：不是缸徑過大影響工作性能，就是缸數(shù)過多，使發(fā)動(dòng)機(jī)過長和過高，質(zhì)量也大。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列式相比有不少優(yōu)點(diǎn)：①長度顯著縮短（25%～30%），高度較低，重量可減輕20%～30%；②曲軸箱和曲軸的剛度增

37、加，扭振特性有所改善；③容易設(shè)計(jì)出尺寸緊湊的高轉(zhuǎn)速和大功率發(fā)動(dòng)機(jī)；④通過缸數(shù)變化容易形成功率范圍很大的發(fā)動(dòng)機(jī)系列。對(duì)于空間受到限制的工程機(jī)械，由于V型發(fā)動(dòng)機(jī)的長度短，有利于總體布置。 （3）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式的選擇 按冷卻方式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有水冷式和風(fēng)冷式之分。 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能均勻可靠，散熱好，氣缸變形小，缸蓋、活塞等主要零件的熱負(fù)荷較低，可靠性好；能很好的適應(yīng)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的要求；發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后也易于采取措施（如加大水箱、增加泵量）加強(qiáng)散熱；噪聲?。获{駛內(nèi)供暖易解決。但其冷卻性能受氣溫影響顯著，應(yīng)考慮避免高溫天氣出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的問題。 風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)簡單，維修方便；對(duì)于在沙漠和缺水地區(qū)

38、及炎熱、酷寒地區(qū)使用的適應(yīng)性好，不會(huì)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)過冷和凍結(jié)等故障；還可以省去消耗銅材的水箱。但大缸徑的風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻不夠均勻；缸蓋等有關(guān)零件的熱負(fù)荷高，可靠性不及水冷式的；噪聲大，油耗較高。 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大，其壓路機(jī)的動(dòng)力性能越好。但若功率過大，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率就降低，燃料經(jīng)濟(jì)性下降。 壓路機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率應(yīng)保證壓路機(jī)在最困難條件下能正常工作。這種最困難條件是：在最大上坡的路基上滾壓松散的碎石物料。 所需發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為： 式中：P—各種工況下的阻力，N； η—傳動(dòng)系統(tǒng)的效率0.743； V—相應(yīng)各工況的壓路機(jī)速度，m/s。 壓路機(jī)驅(qū)動(dòng)輪上的圓周力即牽引

39、力必須大于或等于工作時(shí)的總阻力，即。 壓路機(jī)在最困難條件下工作時(shí)產(chǎn)生以下阻力：運(yùn)行阻力；上坡阻力； 壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工作中的阻力： 壓路機(jī)運(yùn)行阻力： 式中： f—壓路機(jī)滾動(dòng)阻力系數(shù)，取f=0.1； G—壓路機(jī)質(zhì)量，G=26000kg； —道路坡度，根據(jù)交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，各種公路的坡度最大值為11%，即=arctan0.11=6.28°；本壓路機(jī)設(shè)計(jì)的理論爬坡度為20%，即=arctan0.2=11.3°； 上坡阻力： 壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工作中的阻力： 壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工況時(shí)的功率： 式中: V—壓路機(jī)工作速度，V=6.5km/h； —傳動(dòng)系統(tǒng)

40、總效率。 （效率由設(shè)計(jì)手冊(cè)查找確定） η直—圓柱齒輪的傳動(dòng)效率，取8級(jí)精度； n1—圓柱齒輪的嚙合對(duì)數(shù)； η錐—圓錐齒輪的傳動(dòng)效率，取8級(jí)精度； n2—圓錐齒輪的嚙合對(duì)數(shù)； η滾—滾動(dòng)軸承效率； n3—滾動(dòng)軸承數(shù)量； η鏈—鏈條傳動(dòng)效率； n4—鏈條傳動(dòng)對(duì)數(shù)。 轉(zhuǎn)向阻力（彎道阻力）： 根據(jù)王戈等編著的《壓實(shí)機(jī)械》一書公式: 式中：—轉(zhuǎn)向輪上分配載荷； K—附加阻力系數(shù)，K取0.18。 其中: 所以: 阻力矩： 式中：為輪胎滾動(dòng)半徑0.515mm。 轉(zhuǎn)向功率N2：

41、 式中： M —原地轉(zhuǎn)向阻力矩（N·m）； —壓路機(jī)轉(zhuǎn)向角，； A— 倍數(shù)，偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向A=2； t—完成一次全程轉(zhuǎn)向的時(shí)間，一般4～5s，取t=4s。 壓路機(jī)在上坡壓實(shí)工況時(shí)消耗的功率最大，為: 綜上所述，選用性能優(yōu)良的東風(fēng)C系列D6114ZG增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，該機(jī)油耗222g/kW·h。具有良好的使用經(jīng)濟(jì)性；采用J83渦輪增壓器，能在海拔2000m高度正常工作，能滿足不同地區(qū)、不同工況的使用要求，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。該機(jī)既具有輕型機(jī)簡潔、緊湊的特點(diǎn)又具有重型機(jī)承受高負(fù)荷、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，且排放低，噪聲小，燃油排放達(dá)到世界最嚴(yán)格的歐1標(biāo)準(zhǔn)。柴油機(jī)功率115kW，功率后備系數(shù)高達(dá)1．

42、51，功率儲(chǔ)備大。其體積小、質(zhì)量輕、動(dòng)力足、功率大、油耗小，操作輕便可靠。其額定功率105kW、轉(zhuǎn)速2000r/min。該發(fā)動(dòng)機(jī)適用性強(qiáng)，耐熱耐寒，可在-12℃以下輕易起動(dòng)；增壓器裝置使它在海拔3000m左右的高原地帶運(yùn)行功率不降低。表4所示為柴油機(jī)的主要參數(shù)。 表4 D6114ZG39A柴油機(jī)技術(shù)性能 1 氣缸數(shù) （個(gè)） 6 2 氣缸直徑 （mm） 114 3 活塞行程 （mm） 135 4 標(biāo)定總功率 （Ps） 115 5 轉(zhuǎn)速

43、 （rPm） 2000 6 燃油消耗率 （g/psh） ≤222 7 機(jī)油消耗率 （g/psh） ≤2 8 扭矩（不帶附件） （kgf.m） 61.2 9 最大扭矩時(shí)轉(zhuǎn)速 （rPm） 1400—1600 10 曲軸轉(zhuǎn)向（面對(duì)飛輪端） 逆時(shí)針 11 啟動(dòng)方式 24V電啟動(dòng) 12 冷卻方式 水冷 13 最高空轉(zhuǎn)速 （rPm） 2200 14 外形尺寸（長×寬×高） （mm） 15 凈質(zhì)量 （kg） 640

44、3.3.2變速箱的理論設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是從給定的條件出發(fā),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算,用試湊的方法確定主要參數(shù),然后進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等方面的校核,如不合格,則對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行修改后,再重復(fù)上述過程,直至滿足各項(xiàng)要求為止,顯然,這種方法不能保證得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)時(shí),我們采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,以滿足大機(jī)型(22噸)壓路機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率(P=115kW)輸入為準(zhǔn),計(jì)算強(qiáng)度,在滿足強(qiáng)度條件下,使其體積最小,以達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量最小的目的。根據(jù)壓路機(jī)行駛的特殊性及擋位的要求,借鑒全液壓振動(dòng)壓路機(jī)變速箱結(jié)構(gòu)緊湊、操縱方便的成功經(jīng)驗(yàn)。選用機(jī)械換擋變速箱傳動(dòng)，具有前3后1共4個(gè)擋位，采用接合套換擋和鎖環(huán)式同步器換

45、擋，具有換擋柔和平穩(wěn)、噪聲低、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便的特點(diǎn)。我們采用如圖1所示的變速箱傳動(dòng)簡圖: 圖 2 變速箱傳動(dòng)簡圖 設(shè)計(jì)步驟如下： 主傳動(dòng)比和變速器一檔速比確定以后，變速器除一檔和直接檔之外的各檔速比即為優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量，可表示為: X= [x1 x2 …xm]T= [ig2 ig3 …ign-1]T (最高檔為直接檔時(shí)) X= [x1 x2 …xm]T= [ig2 ig3 …ign-2 ign]T (次高檔為直接檔時(shí)) 式中: n為變速器的檔位數(shù); m為傳動(dòng)比優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量個(gè)數(shù)，m=n- 2 目標(biāo)函數(shù): 變速器速比優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)采用驅(qū)動(dòng)功率極限

46、發(fā)揮率，它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大功率Pemax在驅(qū)動(dòng)輪上得到發(fā)揮的極限程度，其定義如式(3)所示。優(yōu)化時(shí)取的最大值。與汽車驅(qū)動(dòng)力損失率相比，驅(qū)動(dòng)功率極限發(fā)揮率,考慮了各檔使用率的不同，從而能夠反映不同實(shí)際使用條件對(duì)速比的要求。 對(duì)上式中各變量作如下說明: (1)上式右邊分母所代表的面積表示各種車速下發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率Pemax;全部傳到了驅(qū)動(dòng)輪上的理想狀況，而分子則代表驅(qū)動(dòng)功率實(shí)際的可能極限。 (2)用v。表示車速，vmin為一檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的車速km/h; vmax為汽車的最高車速km/h。 式中:i0為主傳動(dòng)比;ηTi為第i檔工作時(shí)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效

47、率;vi1,vi2為第i檔對(duì)應(yīng)的車速積分上、下限，為圖I中該檔驅(qū)動(dòng)輪最大功率一車速曲線與相鄰檔曲線的交點(diǎn)(沒有交點(diǎn)時(shí)取相鄰兩個(gè)檔位中較低一檔的最高車速)對(duì)應(yīng)的車速(例外的是第一檔的積分下限和最高檔的積分上限分別為Vmin和Vmax); rr為驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑。 (3) wi是第i檔的利用率系數(shù)。考慮了汽車各檔利用率ui的不同，并在對(duì)大量變速器的速比進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)采用式(6)反映wi和ui的關(guān)系時(shí)可得到較好的速比優(yōu)化結(jié)果: 式中：為中的最小值。 （4）為所有的均值，即： 約束條件： （1）反映相鄰檔位間速比大小關(guān)系的約束條件: （2）防止動(dòng)力傳遞中

48、斷的約束條件: 式中: nT為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速(r/min); nemax為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min) 齒輪參數(shù)的優(yōu)化: 從圖2中可看出,它可輸出三檔速度,直接輸出為III檔,速比為,當(dāng)與嚙合時(shí)輸出II檔速度,速比為 ,當(dāng)與相掛時(shí)輸出Ⅰ檔速度,速比;在這里模數(shù) 、 、 ,齒數(shù) 、、 、 、 、及齒寬b 等都是設(shè)計(jì)變量,可由于總傳動(dòng)比 、 給定, 、 屬于公共齒輪;我們可以先定 、 、 、為設(shè)計(jì)變量,表示為: x =[ 、 、 、 ] =〔、 、 、〕這里 =。 上面提到,設(shè)計(jì)時(shí)要使該變速箱的體積最小,這就是本優(yōu)化設(shè)計(jì)問題追求的目標(biāo)函數(shù),它可歸結(jié)為使變速箱的中

49、心距最小,又因中心距a寫成： a= 即： min 小齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)不超過17： 動(dòng)力傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)大于2mm 齒寬系數(shù)應(yīng)滿足 齒面的接觸強(qiáng)度和齒根的彎曲強(qiáng)度必須滿足: 即： 其中,輸入功率P= 140kW,輸入轉(zhuǎn)速n= 2200r/min , 根據(jù)變速的需要,齒輪為漸開線直齒圓柱齒輪,材料為20CrMnTi,淬硬、精制 齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪的許用彎曲應(yīng)力 齒寬系數(shù)ψ= 動(dòng)力載荷系數(shù) 用懲罰函數(shù)法求得中心距最小值: 綜合各

50、已知條件求得如表5中的各參數(shù): 表5 各齒輪基本參數(shù) 第一對(duì)齒輪 第二對(duì)齒輪 第三對(duì)齒輪 模數(shù)（m） 齒數(shù)（z） 變位系數(shù)（x） 模數(shù)（m） 齒數(shù)（z） 變位系數(shù)（x） 模數(shù)（m） 齒數(shù)（z） 變位系數(shù)（x） 4 27 0 5 28 ＋0.06 5 19 ＋0.15 47 31 ＋0.04 40 －0.05 變速箱設(shè)計(jì)過程中的注意點(diǎn): （1）由圖1可知, 為變位齒輪,當(dāng)變速齒輪與相掛時(shí),必須空轉(zhuǎn),才能從輸出軸3 輸出3 檔速度;當(dāng)變速齒輪在中位時(shí)與嚙合,同樣, 也須空轉(zhuǎn),輸出軸3 能輸出2 檔速度;當(dāng)變速齒輪與

51、相掛時(shí), 相當(dāng)于介輪, 上的動(dòng)力通過傳遞給與之相連的變速齒輪, 再通過與之嚙合的花鍵從軸3上把1 檔速度輸出;由于與輸出軸3 要相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),所以在它們之間安裝耐熱、耐磨的銅合金材料的銅套最為合適,而此處的位置相對(duì)較緊湊,考慮此銅套加工時(shí)不但內(nèi)、外圈直徑要分別選用間隙、過盈配合及同軸度要求,而且還須開導(dǎo)油槽,使箱體內(nèi)的油能通過此導(dǎo)油槽潤滑銅套而避免由于磨擦使此溫度太高而燒壞銅套。 （2）軸承的配置 由于結(jié)構(gòu)的特殊性,輸出軸一端徑向安裝受限制,故輸出軸一端支撐選用滾針軸承,其余采用一般滾動(dòng)軸承。 （3）箱體及排檔箱的設(shè)計(jì) 在箱體上,同一軸上的孔及安裝輸入、輸出軸的孔加工時(shí)必須要有同軸度要求,箱體

52、上端面與排檔箱的蓋子要有銷軸定位,以便調(diào)整檔位。 （4）防止漏油措施進(jìn)、出口采用進(jìn)口迷宮式油封,箱體和軸端端蓋上開回油槽,形成順暢油路。 綜合上述,設(shè)計(jì)出的變速箱的輸入端與主離合器相連,輸出端通過萬向節(jié)與倒順減速箱相連,通過撥叉,實(shí)現(xiàn)換檔。 3.3.2減速箱 減速箱是壓路機(jī)行駛傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件, 同樣,應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論,在滿足強(qiáng)度要求條件下,使其結(jié)構(gòu)達(dá)到最緊湊,設(shè)計(jì)步驟如下。其前進(jìn)時(shí)的速比為3.24,后退時(shí)的速比為2.29,因此它除了具有換向作用外,也具有減速的功能,它的輸入端通過萬向節(jié)與變速箱連接,輸出的一端通過萬向節(jié)與驅(qū)動(dòng)橋連接,另一端裝有制動(dòng)器。該制動(dòng)器采用雙蹄內(nèi)漲式,制動(dòng)平穩(wěn)

53、可靠。 設(shè)計(jì)步驟如下： 由上述速比分配可知，減速器傳動(dòng)比為：＝7.41。 根據(jù)展開式布置，考慮潤滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，查圖得高速級(jí)傳動(dòng)比為＝3.24，則＝2.29。 一、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： （1）各軸轉(zhuǎn)速 ? ＝＝1440/2.3＝626.09r/min ??＝＝626.09/3.24＝193.24r/min ??＝?/?＝193.24/2.29=84.38 r/min ==84.38 r/min （2）各軸輸入功率 ＝×＝3.40×0.96＝3.26kW ? ?＝×η2×＝3.26×0.98×0.95＝3.04kW ?? ＝×η2×＝3.04

54、×0.98×0.95＝2.83kW ＝×η2×η4=2.83×0.98×0.99＝2.75kW 則各軸的輸出功率：?? ＝×0.98=3.26×0.98=3.19 kW ＝×0.98=3.04×0.98=2.98 kW ＝×0.98=2.83×0.98=2.77kW ＝×0.98=2.75×0.98=2.70 kW （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 =×× N·m 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =9550×3.40/1440=22.55 N·m 所以: ＝×× =22.55×2.3×0.96=49.79 N·m ＝×××=49.79×3.24×0.96×0.98=151.77 N·m

55、 ＝×××=151.77×2.29×0.98×0.95=326.98N·m =××=326.98×0.95×0.99=307.52 N·m 輸出轉(zhuǎn)矩：＝×0.98=49.79×0.98=48.79 N·m ＝×0.98=151.77×0.98=148.73 N·m ＝×0.98=326.98×0.98=320.44N·m ＝×0.98=307.52×0.98=301.37 N·m 二、齒輪的設(shè)計(jì)： （一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪。 ?① 材料：高速級(jí)小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，

56、齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=24. 高速級(jí)大齒輪選用45#鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS。 Z=×Z=3.24×24=77.76，取Z=78. ② 齒輪精度 按GB/T10095－1998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 ２.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定各參數(shù)的值: ①試選=1.6 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，選取區(qū)域系數(shù) Z=2.433 則 ②由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) N=60nj =60×626.09×1×（2×8×300×8） =1.4425×10h N= =4.45×10h #(3.2

57、5為齒數(shù)比,即3.25=) ③查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：K=0.93 K=0.96 ④齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式10-12得: []==0.93×550=511.5 []==0.96×450=432 許用接觸應(yīng)力 ⑤查設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： =189.8MP =1 T=95.5×10×=95.5×10×3.19/626.09 =4.86×10N.m 3.設(shè)計(jì)計(jì)算 ①小齒輪的分度圓直徑d = ②計(jì)算圓周速度 ③計(jì)算齒寬b和模數(shù) 計(jì)算齒寬b b==49.53mm 計(jì)算摸數(shù)m 初選螺旋角=14 = ④計(jì)算齒寬與高之比

58、 齒高 h=2.25 =2.25×2.00=4.50 = =11.01 ⑤計(jì)算縱向重合度 =0.318=1.903 ⑥計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)=1 根據(jù),7級(jí)精度, 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 動(dòng)載系數(shù)K=1.07, 由設(shè)計(jì)手冊(cè)得K的計(jì)算公式: K= +0.23×10×b =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×49.53=1.42 K=1.35 K==1.2 故載荷系數(shù): K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82 ⑦按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d=d=49.53×=51.

59、73 ⑧計(jì)算模數(shù) = 4.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式得： ≥ ⑴確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ①小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝48.6kN·m 確定齒數(shù)z 因?yàn)槭怯昌X面，故取z＝24，z＝i z＝3.24×24＝77.76 傳動(dòng)比誤差? i＝u＝z/ z＝78/24＝3.25 Δi＝0.032％5％，允許。 ②計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) z＝z/cos＝24/ cos14＝26.27 z＝z/cos＝78/ cos14＝85.43 ③初選齒寬系數(shù) 按對(duì)稱布置，由表查得＝1 ④初選螺旋角 ?初定螺旋角 ＝14 ⑤載荷系數(shù)K K＝K K K K=1×1.07×1.2×1.35

60、＝1.73 ⑥查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得: 齒形系數(shù) Y＝2.592 Y＝2.211 ?應(yīng)力校正系數(shù) Y＝1.596? Y＝1.774 ⑦重合度系數(shù)Y 端面重合度近似為＝[1.88-3.2×（）]＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14＝1.655 ＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos14）＝20.64690 ＝14.07609 因?yàn)椋?cos，則重合度系數(shù)為Y＝0.25+0.75 cos/＝0.673 ⑧螺旋角系數(shù)Y 軸向重合度

61、 ＝＝1.825, Y＝1－＝0.78 ⑨計(jì)算大小齒輪的 安全系數(shù)由手冊(cè)查得S＝1.25 工作壽命兩班制，8年，每年工作300天 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60nkt＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2＝N1/u＝6.255×10/3.24＝1.9305×10 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限??：???????????????? 小齒輪 大齒輪 查手冊(cè)得彎曲疲勞壽命系數(shù): K=0.86 K=0.93 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 []= []= ⑵設(shè)計(jì)計(jì)算 ①計(jì)算模數(shù) 對(duì)比

62、計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=2mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=51.73來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由: z==25.097 取z=25 那么z=3.24×25=81 ?②幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距： a===109.25 將中心距圓整為110 按圓整后的中心距修正螺旋角 =arccos 因值改變不多,故參數(shù),,等不必修正. 計(jì)算大.小齒輪的分度圓直徑： d==51.53 d==166.97 計(jì)算齒輪寬度：

63、 B= 圓整的 （二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ⑴材料：低速級(jí)小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=30 速級(jí)大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS z=2.33×30=69.9 圓整取z=70. ⑵齒輪精度 按GB/T10095－1998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 ⑶按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①試選K=1.6 ②查手冊(cè)，選取區(qū)域系數(shù)Z=2.45 ③試選,由手冊(cè)查得 =0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60×n×j×L=60×193.24

64、×1×(2×8×300×8) =4.45×10 N=1.91×10 由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得接觸疲勞壽命系數(shù) K=0.94 K= 0.97 查手冊(cè)可得： 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限, 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,則接觸疲勞許用應(yīng)力 []== []==0.98×550/1=517 [540.5 由手冊(cè)查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MP 選取齒寬系數(shù) T=95.5×10×=95.5×10×2.90/193.24 =14.33×10N.m

65、 =65.71 2.計(jì)算圓周速度 0.665 3.計(jì)算齒寬 b=d=1×65.71=65.71 4.計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) m= 齒高 h=2.25×m=2.25×2.142=5.4621 =65.71/5.4621=12.03 5.計(jì)算縱向重合度 6.計(jì)算載荷系數(shù)K K=1.12+0.18(1+0.6+0.23×10×b =1.12+0.18(1+0.6)+ 0.23×10×65.71=1.4231 使用系數(shù)K=1 同高速齒輪的設(shè)計(jì),查表選取各數(shù)值 =1.04 K=1.35 K=K=1.2 故載荷系數(shù) K＝=1×1.0

66、4×1.2×1.4231=1.776 7.按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 d=d=65.71× 計(jì)算模數(shù) 8.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m≥ ㈠確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 （1）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝143.3kN·m （2）確定齒數(shù)z 因?yàn)槭怯昌X面，故取z＝30，z＝i ×z＝2.33×30＝69.9 傳動(dòng)比誤差? i＝u＝z/ z＝69.9/30＝2.33 Δi＝0.032％5％，允許。 （3）初選齒寬系數(shù) ?? 按對(duì)稱布置，由表查得＝1 （4）初選螺旋角 ? 初定螺旋角＝12 （5）載荷系數(shù)K K＝K K K K=1×1.04×1.2×1.35＝1.6848 （6）當(dāng)量齒數(shù)????? z＝z/cos＝30/ cos12＝32.056 z＝z/cos＝70/ cos12＝74.797 由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得齒形系數(shù)Y和應(yīng)力修正系數(shù)Y （7）螺旋角系數(shù)Y 軸向重合度 ＝＝2.03 Y＝1－＝0.797 （8）計(jì)算大小齒輪的 查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查手冊(cè)可得彎曲疲勞壽命系數(shù) K=0.